煤礦提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)改造思路構(gòu)建

李 健

（國神集團(tuán)三道溝煤礦，陜西 榆林 719407）

1 PLC技術(shù)的應(yīng)用

目前，PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的自動(dòng)化控制，同時(shí)利用內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)信息轉(zhuǎn)換。PLC技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)是，編程簡單、抗干擾能力強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用簡便且安全可靠。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，PLC技術(shù)也得到了工業(yè)生產(chǎn)的青睞。此外，該技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)自我監(jiān)控和自我診斷，在發(fā)生異常情況時(shí)可自動(dòng)停止并發(fā)出警報(bào)信號(hào)，能通過軟件實(shí)施程序校驗(yàn)和進(jìn)行故障檢測。

2 煤礦機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)特點(diǎn)和作用

煤礦機(jī)電控制操作所需要的設(shè)備很多，所以煤礦機(jī)電自動(dòng)化設(shè)備也具有多樣性的特點(diǎn)，現(xiàn)階段關(guān)于傳感器的種類就有溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器和加速度傳感器等。在煤礦機(jī)電多個(gè)系統(tǒng)中，需要各個(gè)系統(tǒng)之間通信，而煤礦機(jī)電傳感器具有可靠性的優(yōu)點(diǎn)，能有效完成數(shù)據(jù)采集和運(yùn)算處理操作，還能實(shí)現(xiàn)敏感元件和變送電路的集成，傳感器智能化水平較高。其次，煤礦機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)能夠通過人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)設(shè)備運(yùn)作體系的監(jiān)控，而且精確度較高，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中出現(xiàn)的安全問題，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，全方面了解生產(chǎn)情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安全保護(hù)。再次，煤礦機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)具有強(qiáng)大的微處理器功能，所以能快速處理大量的信息數(shù)據(jù)，智能化程度較高，能實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的多方面控制。此外，隨著自動(dòng)化技術(shù)在煤礦機(jī)電中的廣泛應(yīng)用，對(duì)煤礦機(jī)電的功能也實(shí)施了改造升級(jí)，在改造中通過該中央處理設(shè)備實(shí)現(xiàn)多種通信模塊之間的靈活組合，實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)之間的連接通信，從而實(shí)現(xiàn)了信息的實(shí)時(shí)交互以及對(duì)系統(tǒng)的集中控制。

3 煤礦提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)的主要構(gòu)成

煤礦提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)由主控系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)、上位監(jiān)控系統(tǒng)組成，其中主控系統(tǒng)的主要工作是控制開關(guān)量，即控制提升機(jī)啟動(dòng)、加速、減速、爬行和停車的整個(gè)過程。調(diào)速系統(tǒng)是指在控制時(shí)還要加強(qiáng)對(duì)提升機(jī)運(yùn)行中的電流、速度等的監(jiān)控，并注意和其他監(jiān)控系統(tǒng)的交互。在電氣控制系統(tǒng)中，上位監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)以提升機(jī)主控系統(tǒng)發(fā)出的指令為基礎(chǔ)，然后對(duì)主電動(dòng)機(jī)動(dòng)作實(shí)施控制，比如對(duì)風(fēng)機(jī)、液壓站和安全回路等狀態(tài)的控制，并同時(shí)顯示故障然后及時(shí)發(fā)出信號(hào)。因此，在針對(duì)提升機(jī)的電氣控制系統(tǒng)技術(shù)改造時(shí)，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是顯示故障內(nèi)容并發(fā)出故障信號(hào)，但并不參與改造。

4 基于PLC技術(shù)的煤礦提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)改造和技術(shù)應(yīng)用

4.1 煤礦提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)主要存在的問題分析

第一，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路為交流接觸器切換串接電阻調(diào)速形式，根據(jù)高壓側(cè)方式和高壓側(cè)用電壓接觸器實(shí)現(xiàn)方向轉(zhuǎn)換。因?yàn)閯?dòng)作頻繁加上長時(shí)間運(yùn)作，所以對(duì)接觸器觸頭的傷害較大，線圈彈簧出現(xiàn)老化，故障發(fā)生率提升，日常檢修難度和檢修工作量增加。第二，電控系統(tǒng)控制元件以及電氣接點(diǎn)較多，各種元器件參數(shù)在進(jìn)行配合與調(diào)整時(shí)難度較大，當(dāng)發(fā)生故障需要檢修時(shí)一方面難度大，另一方面需要很長的時(shí)間修復(fù)，從而對(duì)煤礦的生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生負(fù)面影響。第三，井架上安裝的開關(guān)容易在運(yùn)行中出現(xiàn)變形問題，造成人員和設(shè)備傷害。第四，電控系統(tǒng)保護(hù)觸發(fā)電路的各個(gè)元器件之間的節(jié)點(diǎn)多、參數(shù)差異大，故障發(fā)生率高以及調(diào)整難度大等，對(duì)提升機(jī)的正常使用產(chǎn)生很大的沖擊。第五，傳統(tǒng)電控系統(tǒng)要依靠人工和工作閘電流手動(dòng)控制作用才能控制提升機(jī)的速度，但是傳統(tǒng)電氣控制會(huì)受到人為因素的影響而增大安全事故發(fā)生概率。

4.2 煤礦提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)的PLC技術(shù)改造

綜上，可從PLC技術(shù)在提升機(jī)中應(yīng)用的角度對(duì)提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。保留原電氣系統(tǒng)中的交流電機(jī)、高壓開關(guān)柜、深度指示器、潤滑站以及信號(hào)系統(tǒng)、調(diào)速電阻等，利用PLC技術(shù)對(duì)電控系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，即采用先進(jìn)的控制元件，如配備變頻器、繼電器、電源等控制設(shè)備，技術(shù)人員在上位機(jī)上進(jìn)行編程與調(diào)試，并監(jiān)控到提升機(jī)運(yùn)行的各種參數(shù)，通過優(yōu)化設(shè)置保證電控系統(tǒng)正常工作。

通過對(duì)提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)的升級(jí)改造，在改造以后的提升機(jī)，其功能得到優(yōu)化，同時(shí)在煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用時(shí)可提升作業(yè)的安全可靠性，從而保證煤礦生產(chǎn)作業(yè)的安全性，以及生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。首先，在技術(shù)改造后的提升機(jī)，其電控系統(tǒng)在保有原功能的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化了保護(hù)功能，可通過PLC安全回路內(nèi)外部串聯(lián)實(shí)現(xiàn)對(duì)安全回路的保護(hù)冗余處理，在故障狀態(tài)下可通過PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)急低速運(yùn)行，即在出現(xiàn)停電時(shí)可應(yīng)急制動(dòng)實(shí)行保護(hù)。其次，技術(shù)改造后的提升機(jī)電控系統(tǒng)，從原來只能利用傳統(tǒng)人工方式進(jìn)行控制轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ず妥詣?dòng)化控制結(jié)合的方式，且司機(jī)可以對(duì)任何一種工作方式進(jìn)行靈活切換。再次，頻繁動(dòng)作的高壓接觸器被真空高壓接觸器替換，低壓接觸器被大功率晶閘管替換，實(shí)現(xiàn)了對(duì)轉(zhuǎn)子回路電阻無觸點(diǎn)控制，不僅安全可靠，而且也降低了運(yùn)行時(shí)的噪音影響，使運(yùn)行效率大幅度提升。同時(shí)，高精度的磁性開關(guān)使定位更為準(zhǔn)確，能夠?yàn)槊旱V的生產(chǎn)作業(yè)提供便利條件。此外，低頻全數(shù)字制動(dòng)電源柜被動(dòng)力制動(dòng)柜代替，全數(shù)字式變頻器成為電控系統(tǒng)的核心，利用開口開關(guān)管進(jìn)行各元件整流，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)式控制、無及時(shí)調(diào)速和多重保護(hù)，而在這種情況下發(fā)生故障的概率將大大降低，有效減少了電控系統(tǒng)的維修成本。改造后的提升機(jī)電控系統(tǒng)在低頻制動(dòng)中，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的沖擊力小，所以提高了提升機(jī)整體運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，同時(shí)還利用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)提升機(jī)運(yùn)行的自動(dòng)化控制。最后，網(wǎng)絡(luò)化的電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有效減少磁放大器、繼電器、接觸器等元器件的應(yīng)用，簡化了設(shè)備間的聯(lián)想，在保留原有基礎(chǔ)功能的基礎(chǔ)上增加了保護(hù)環(huán)節(jié)，降低故障發(fā)生率。同時(shí)，改造后的提升機(jī)電控系統(tǒng)有了自動(dòng)判斷、遠(yuǎn)程控制的功能，能實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場的遠(yuǎn)程訪問，保證人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障。

5 結(jié)語

基于PLC技術(shù)的煤礦提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)的改造，可以充分發(fā)揮PLC技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，改善提升機(jī)電控系統(tǒng)的性能，而且因?yàn)榧夹g(shù)改造以后提升機(jī)電控系統(tǒng)各方面功能的完善節(jié)省了不必要的操作，為煤礦生產(chǎn)作業(yè)留出更多的時(shí)間，提高了煤礦生產(chǎn)的綜合效益。所以為更好地進(jìn)行煤礦控制系統(tǒng)的建設(shè)，應(yīng)采用自動(dòng)化控制技術(shù)。